浅埋偏压隧道洞口段综合施工技术
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浅埋偏压隧道洞口段施工技术研究摘要:本文一成武高速公路上马街隧道为工程背景,对其洞口进行浅埋偏压判断,并听出了洞口施工技术方案,为此类浅埋偏压隧道洞口施工提供技术参考关键词:浅埋偏压;隧道洞口;施工技术中图分类号:tu74 文献标识码:a 文章编号:1工程概括马街隧道为武都至罐子沟高速公路中的一座长隧道,位于甘肃省陇南市武都区境内,为上下分离式隧道,上行线里程桩号yk78+615~yk79+938,下行线里程桩号zk78+610~zk41+716,隧道净宽9.65米,净高5米二次复合式衬砌。
隧址位于河流侵蚀区的低山丘陵亚区,地面标高1216.0~1380.0m。
山体地形总体略有起伏,呈中间高两侧低形,马街隧道左线洞口进洞口处自然坡度约30°,洞顶覆盖层最薄处只有2.5米,为黄土和块石状的坡脚堆积体。
2工程地质情况进口段25米范围内覆盖层厚度为2.5m~15m。
地质情况为碎石土,褐黄色,中密,土质不均,为松散层,散体结构,土体稳定性极差。
此洞口进洞口处处于山体坡脚堆积层上,从纵横向断面图来看,纵向坡度约为30°,横向坡度约为35°。
3隧道偏压机理3.1隧道偏压原因隧道偏压是指由于各种原因引起围岩压力呈明显的不均匀性,从而使支护受偏压荷载的隧道。
主要有以下几个方面原因:(1)施工原因,因施工方法不当引起开挖断面局部坍塌,从而改变了围岩压力的相对稳定性,造成应力集中而引起隧道偏压。
如处理得当,一般不会影响正常施工。
(2)地质原因,围岩产状倾斜,节理发育,其间又有软弱结构面或滑动面,自稳能力极差,施工中一旦受到干扰,岩体就会沿层理面出现滑动。
(3)地形原因,隧道傍山,地面显著倾斜,侧压力较大,且隧道埋深较浅。
3.2隧道浅埋偏压判断(1)施工原因引起的偏压,由于开挖不当或支护不及时引起一侧围岩发生局部坍塌,或回填不实造成不稳定土体,人为造成了偏压的地质构造。
(2)地质构造引起的偏压,地质构造常在多裂隙围岩(以ⅲ、ⅳ级较为突出)中引起隧道偏压,其压力分布主要与下列因素有关:①围岩的工程地质条件及控制性裂隙、节理或层理(统称为软弱面)的产状及其与隧道轴线的组合关系:②围岩扰动范围;③控制性软弱面的强度以及作用在软弱面上的法向力大小等;④隧道一侧受2个倾斜的软弱面(倾角为α)及一组节理面所切割时,会形成不稳定块体,当围岩的内摩擦角ø小于弱面倾角α时,岩层将沿弱面滑动并产生偏压。
隧道洞口浅埋偏压段反压回填明挖暗做施工工法隧道洞口浅埋偏压段反压回填明挖暗做施工工法一、前言隧道洞口浅埋偏压段的施工是隧道工程中的一个重要环节,它在保证施工质量的同时,也对施工速度和安全性有着很高的要求。
本文将介绍一种名为“隧道洞口浅埋偏压段反压回填明挖暗做施工工法”的施工方法,它具有一定的工法特点和适应范围,并通过分析工艺原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施和经济技术分析等方面,对该工法进行详细介绍。
二、工法特点1. 该工法采用明挖暗做的施工方式,即在洞口浅埋段进行明挖施工,而在偏压段进行暗挖施工,使施工工艺更加灵活多样。
2. 该工法对洞口浅埋段进行反压回填施工,以平衡土体压力,保证施工过程的稳定性。
3. 该工法具有施工速度快、安全性高、土压力控制好等特点,适用于各种岩石和土质条件下的隧道施工。
三、适应范围该工法适用于洞口浅埋段偏压隧道的施工,特别是在土质较软或岩石较脆弱的地质条件下,可以有效保证施工过程的稳定和安全。
四、工艺原理该工法通过明挖暗做的施工方式,利用反压回填的方法来平衡土体压力。
在施工中采取科学的技术措施,保证施工工艺与实际工程之间的衔接,确保工法的理论依据和实际应用。
五、施工工艺1. 明挖施工:首先在洞口浅埋段进行明挖施工,确保施工进度和质量。
采用适当的支护措施,如钢筋混凝土喷射支护或钢架支护等,保证明挖过程的稳定和安全。
2. 暗挖施工:在洞口浅埋段完成明挖后,开始进行偏压段的暗挖施工。
采用需要较为灵活的施工机械和设备,如履带式挖掘机、液压钻机等,以适应偏压段的特殊施工要求。
3. 反压回填:在洞口浅埋段明挖施工完成后,进行反压回填工作,通过回填材料的力学性质,使土体的压力得以平衡,保证施工的稳定性。
六、劳动组织1. 在明挖施工阶段,需要合理组织施工人员,确保施工进度和质量。
2. 在暗挖施工阶段,需要合理安排施工队伍和施工机械,保证施工的顺利进行。
七、机具设备1. 明挖施工阶段需要使用钢筋混凝土喷射支护机、钢架等支护设备。
隧道洞口浅埋偏压段反压回填明挖暗做施工工法隧道洞口浅埋偏压段反压回填明挖暗做施工工法是一种常用于隧道洞口附近地质条件复杂的工程中的施工工法。
本文将对该工法的前言、工法特点、适应范围、工艺原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施、经济技术分析和工程实例进行详细介绍。
一、前言隧道洞口附近地质条件复杂,常常存在地质脆弱带,施工难度大,容易引发地面下沉、渗水等问题。
隧道洞口浅埋偏压段反压回填明挖暗做施工工法是一种以明挖工法为主,暗工法为辅的综合施工方法。
通过采取一系列技术措施,提高施工效率、保证施工品质、确保施工安全。
二、工法特点1. 由于采用明挖工法为主,施工进度快,可以有效降低隧道洞口周围地基沉降的风险。
2. 暗挖段的施工用于处理地质脆弱带等复杂地质条件,保证施工的稳定性和安全性。
3. 通过反压回填的方式,提供了较好的地基承载能力,减少地基沉降和隧道结构的变形风险。
三、适应范围适用于隧道洞口附近地质条件复杂的工程,如地下水位较高、地质结构脆弱等情况下的隧道工程。
四、工艺原理该工法主要通过反压回填、明挖暗做等技术措施来提高施工效率和保证施工质量。
明挖工法主要用于开挖混凝土箱涵,暗挖工法主要用于处理地质脆弱带等复杂地质条件。
反压回填可通过回填土的压实,提供地基的承载能力。
五、施工工艺1. 开挖明挖段:采用剥离法开挖混凝土箱涵,保证施工的安全和质量。
2. 暗挖段施工:采用盾构机等专用设备进行暗挖,保证施工的稳定性和安全性。
3. 反压回填:通过回填土的压实和加固,提供地基的承载能力。
六、劳动组织合理组织施工人员,按照施工计划进行协调和安排,确保施工进度和质量。
七、机具设备1. 明挖段:剥离机、倒运车、振动压实机等。
2. 暗挖段:盾构机、推进站、导向系统等。
八、质量控制1. 对明挖段的混凝土箱涵进行严格的质量检查,确保开挖和施工质量。
2. 对暗挖段的质量进行监控,确保施工的稳定性和安全性。
九、安全措施1. 加强安全教育和培训,提高施工人员的安全意识。
论隧道洞口段的施工方法及注意事项摘要:目前国内对隧道洞口段的设计大多考虑了预加固措施,这里详细阐述了洞口段围岩预加固的措施以及隧道洞口段施工开挖的方法,指出坚持施工原则,采取有效的施工方法,对确保隧道施工和运营安全至关重要。
关键词:随着国家基础设施建设的加快,公路、铁路建设中出现了较多的山区隧道。
在山区隧道的施工中,由于山区隧道的地质条件大部分都是复杂多变的,特别是洞口往往是地质条件极为复杂的地段。
采取有效的施工方法实现顺利进洞,对于确保隧道施工和运营安全具有至关重要的作用。
1.隧道洞口的作用及主要形式1.1隧道洞口的作用隧道洞口段围岩预加固措施洞口段围岩的自支护能力比较弱,有的甚至没有自支护能力。
因此,在洞口段施工中最重要的是提高围岩的自支护能力,保证开挖及后续作业的进行。
根据国内外的施工经验,提高围岩自支护能力的基本方法是控制围岩的坍塌、松弛。
洞口施工大多是在预加固的支护系统下进行的。
尤其是在浅埋、破碎、滑坡、崩塌、软弱、地下水丰富并具有软弱夹层等极易发生滑移、坍塌的地段,更需要采取综合预加固措施。
1.2隧道洞口的主要表现形式及施工方法主要的表现形式有两类:一类是端墙式洞门。
另一类是明洞式洞门。
1.2.1 端墙式洞门包括:端墙式洞门、翼墙式洞门、台阶式洞门、柱式洞门、拱翼式洞门。
例如:端墙式洞门施工 1)在有偏压地段的隧道洞门,偏压挡护工程和洞门端墙要同时砌筑;2)端墙基础必须按设计深度开挖,基底承载力试验应满足设计要求,必须经监理工程师验收后方可进行砌筑;3)端墙式洞门洞口混凝土下沿模筑时,均应设置滴水线槽,或砌筑端墙时,对端墙仰坡微调,使混凝土拱部上沿突出端墙20~30cm左右,并在拱上沿设置宽高为10×5cm的混凝土挡水带(和模筑混凝土同时施工5×5×5cm),以防雨水进入隧道,污染边墙;4)端墙砌筑的同时完成明洞和墙背回填,最后完善洞口边仰坡防护和排水工程;5)如果洞门端墙外有少量的路堑挡护工程,为使洞口处景观协调,其挡护工程应和洞门端墙用同样材料砌筑。
斜交正作浅埋偏压隧道进洞施工技术摘要:山区高速公路选线不可避免的会出现线路斜穿地形等高线,隧道与山体呈斜交进洞,洞口段不可避免地存在浅埋和偏压问题,洞门位置的选定对边坡稳定和施工难度的影响极大。
宁绩高速公路株岭隧道右线宁国端属于斜交偏压隧道进洞比较典型的实例,为了保证进洞安全,尽量少破坏原有植被,对原设计刷坡进洞方案进行优化,采用斜交正作扇形套拱进洞方案取得了成功。
关键词:斜交套拱偏压洞口浅埋进洞方法] 引言随着我国经济的快速发展,公路交通系统日趋复杂,公路隧道越来越多,而周边的复杂环境往往使隧道轴线与山体不能垂直交叉,同时,又由于洞口处地质、地形条件通常较复杂,浅埋偏压,围岩风化严重、节理裂隙发育、地表水冲刷严重,故隧道进洞方法的选择非常关键,本文以宁绩高速公路株岭隧道右线宁国端洞口为例,详细说明对于斜交浅埋偏压隧道进洞方法,为类似工程提供相关经验。
2 工程概况扬绩高速公路宁国至绩溪段是安徽省高速公路网规划“四纵八横”中“纵一”的联络线,是安徽省通往长三角的又一条快速通道。
路线北起宁国市东宁国枢纽,接宁宣杭高速公路宣城至宁国段,终至绩溪县,接绩溪至黄山高速公路。
株岭隧道位于安徽省宁国市胡乐镇,隧道全长1545m,为左、右分离式隧道,隧道地貌为丘陵斜坡区,从丘陵斜坡中下部穿出,自然坡度45°-55°,坡表植被发育,坡表残坡积厚度约5-6m,下部基岩为互层状粉砂岩、砂砾岩。
灰黄色,强风化厚度约为2-3m,中风化岩,紫红色、灰色,细粒结构,泥质胶结,节理裂隙较发育。
3 斜交正作洞口概述根据宁国端洞口地形、地质条件的实际情况,最大限度的保护生态环境,护拱采用斜交正作施工。
斜交正作是指成洞面开挖基本平行于洞口等高线,斜交于洞轴线,进洞开挖时利用梯形套拱的虚拟洞壁作用正交工作面开挖进洞的施工方法。
本隧道口围岩完整性差,采用斜交正作护拱进洞施工方案,有效的降低洞口边仰坡的高度,增加洞口成洞面的稳定性,利用扇形套拱的长边虚拟洞壁改善洞口的受力,钢拱架按正断面设置。
杂填土区浅埋偏压隧道进洞施工技术及质量控制措施易雄川【摘要】目前城市地铁隧道暗挖施工一般利用施工通道斜井进入正线,作为隧道正线开挖及材料运输通道。
能够选择好合理的施工通道线路,对后期施工影响巨大。
由于在城市核心区域修建施工通道,场地多受限制,有时需在地质条件不利的情况下完成施工通道挂口进洞。
重庆地铁环线涂山车站施工通道洞口位于浅埋偏压杂填土地段,在此条件下施工难度极大,特别是安全进洞施工。
该文以此隧道为案例,对复杂地质情况下的进洞施工技术等进行研究,相关施工技术及措施直接指导隧道施工。
%In urban subway tunnel subsurface excavation, construction passage shaft, as the main line excavation and material transport passagein the tunnel, is usually applied to lead to the main line. So the selection of a reasonable construction passage road has great impact on later-stage construction. Establishing construction passage in the core urban area is often limited, and sometimes tunnel entrance construction has to be done under unfavorable geographic conditions. The construction passage entrance of Tushan subway station in Chongqing is located at a shallow buried miscellaneous soil sec-tion under partial pressure, attesting the great construction challenge, especially the entrance construction safety. Based on this case, the tunnel entrance construction under complex geographic conditions are studied, with relevant construction technologies and measures for guidance presented.【期刊名称】《重庆建筑》【年(卷),期】2015(000)007【总页数】4页(P41-44)【关键词】杂填土;浅埋;偏压;进洞;施工技术【作者】易雄川【作者单位】重庆建工市政交通工程有限责任公司,重庆 400061【正文语种】中文【中图分类】TU9971.1 设计概况重庆地铁环线涂山车站施工通道A型断面隧道开挖高度8.04m,开挖宽度7.62m,该断面为隧道进洞前30m,下穿杂填土区域,隧道埋深7.8~15.7m,属浅埋隧道。
黄石岩隧道左线进口端洞口浅埋偏压施工技术本文主要介绍了和榆高速公路黄石岩隧道左线进口端,浅埋、偏压软弱围岩及山体滑坡隧道洞口处理的施工方法,对同类地质条件下隧道进洞施工有一定的借鉴经验。
标签:隧道洞口浅埋偏压施工一、概述山西和榆高速公路是山西汾阳至河北邢台高速公路的一部分,是山西省高速公路网3纵11横11环的重要组成部分。
和榆高速黄石岩隧道,为分离式四车道长隧道,其中左线长1274米,右线长1101米,所经区域海拔高程为1223-1328米,相对高差105米。
黄石岩隧道左线进口所在山体平均坡度约为10度~20度,非常陡峭,且山体大部基岩出露,表层局部有新黄土覆盖;山体岩性为新黄土与强风化岩层,岩体破碎,节理裂隙极发育,自稳能力极差。
二、洞口浅埋偏压情况说明黄石岩隧道左线进口洞口左侧埋深为27米,右侧埋深只有1.8米,属于典型的浅埋偏压洞口。
在洞口边仰坡开挖过程中,发现围岩极其破碎,稳定性非常差,开挖过程中洞顶出现2-6mm宽长度不等的山体裂缝,经建设单位邀请多名隧道专家、地质专家到现场勘察后,证实黄石岩隧道进口左线洞顶上方山体为滑坡体,滑坡体年代不详。
专家结论:黄石岩左线隧道仰坡以上土体沿软弱夹层剪切变形,受岩层产状控制移动趋势朝向洞口,隧道开挖易造成山体失稳滑塌。
三、隧道洞口浅埋偏压施工处理为减少施工对山体的扰动,減小山体滑坡的可能,保证隧道安全进洞及通车后的安全运营,结合洞口浅埋偏压实际,经组织专家进行方案选比,最后确定了“先稳坡、后进洞”的施工方案:首先施工洞顶截水沟,布设地表沉降观测网;洞口开挖边仰坡施工,锚网喷支护;套拱及Φ108大管棚超前支护施工;山顶钢花管注浆加固山体;洞口抗滑明洞施工,增强隧道正面抗滑能力;侧面抗滑反压挡墙施工;正面抗滑桩及抗滑挡墙施工;洞顶反压回填;隧道进洞施工。
(1)测量及监控量测按设计做好洞口地表复核,洞口边仰坡开挖边线放样工作;布设地表沉降观测点,测点沿地面布置在隧道中心线及其两侧各4个点(共12个点)。
芹源岭隧道浅埋偏压段施工技术雷兵摘要:本文以杭新景高速公路项目为依托,以芹源岭隧道浅埋偏压段施工为例,详细阐述了浅埋偏压段进洞护拱(半护拱)施工、大管棚施工、超前支护等关键施工步骤,可为日后类似隧道施工提供参考。
关键词:浅埋偏压;护拱;管棚;超前支护1工程概况1.1 工程简介杭新景高速公路(衢州段)芹源岭隧道位于浙江省开化县境内,隧道为双洞四车道,采用双洞单向行车双车道型式(上下行分离)。
左线隧道长3102米,起止里程为K238+300~K241+402,右线隧道长3044米,起止里程为K238+320~K241+364。
隧道几何线形与净空按速度为100km/h设计,隧道照明设计速度按80km/h设计。
1.2 工程地质概况隧道开化端洞口段,处于山脊的北西侧,山体有沟谷与左侧低山主体间隔,汇水面积小,坡脚沟谷处多见强~中风化基岩;山坡上局部基岩出露。
自然坡度约20~30°,覆盖层薄。
岩性为寒武系中统杨柳岗组泥质灰岩、钙质泥岩,互层状,产状大约为158°<53°,部分地段稍有变化,深灰色、灰黑色,质硬,节理裂隙发育,完整性较差,上部有全风化2~3层,灰黄色,岩芯风化强烈呈土状,少量碎块状,局部手掰易碎,母岩结构基本破坏,但原岩尚可辨认;中风化2~3m,灰黑色,含炭质,岩芯风化强烈呈块状,个别短柱状,节理极发育,见大量铁锰质渲染,局部敲击易碎。
地下水主要为基岩裂隙水,水文地质条件简单,水量贫乏。
隧道开化端洞口段位于浅埋偏压段,围岩主要为残坡积、全~中风化基岩,完整性较差,[BQ]<250,综合评定为V级围岩。
其中,芹源岭隧道开化端右线K241+364~K241+329洞口为浅埋、偏压段施工;芹源岭隧道开化端左线ZK241+402~ZK241+353洞口为浅埋、偏压段施工。
2施工重难点及应对措施浅埋偏压段施工过程中一旦处理不好,将出现坍塌、围岩失稳等地质问题或风险,给施工带来人员伤亡和经济损失的严重后果。
XX隧道洞口偏压浅埋段处理方案1 工程概况线路全长15.1km。
该段概算投资9.23亿元,计划工期18个月。
2 地质及工程情况2.1 地质情况隧址区地形起伏,山势险峻,隧道轴线与黄土梁峁走向近于垂直,出口段为三叠系中统铜川组基岩,岩石破碎严重,稳定性较差。
隧道上部地表暴露第四系上更新统风积黄土,厚度约10米,第四系中更新统风积黄土在隧道上部偶有出露,期间存在数层古土壤,呈褐黄色、棕红色,结构致密,偶见大孔隙,坚硬—硬塑。
地下水主要为松散岩类空隙潜水和基岩裂隙水,洞口段水量较丰富。
2.2 工程原设计状况及变更设计XX隧道右线出口端明洞口设计里程为YK41+075,设计暗洞进洞里程为YK41+065,原设计出口采用超前大管棚支护进洞,管棚Φ108×8,长度40米。
为了尽量减少占地该隧道多次改线,原设计的洞口位置也相应调整。
原设计的进洞方案因时间仓促未做修改,进场后经现场实测YK41+065洞顶高出原地面约1米,由于洞口段山体地势呈向线路右侧缓倾的单面坡,所以洞右侧拱部高出原地面约2米,左侧深埋。
通过对现场地形测量计算,YK41+065—YK41+060段管棚将基本外露。
从YK41+035开始洞顶覆盖层达到约10米厚。
对YK41+063中心拱顶及中心拱顶右侧6.5米两处点向下钻探知,山顶坡积黄土厚分别为13米、13.5米,坡积土下部为基岩。
详细地形测量及洞口照片见后附图1-3。
隧道中心线铁龙湾隧道右线出口地形测量图3 施工方案为了保证进洞安全,在原设计超前大管棚支护进洞基础上增加了偏压挡墙、地表注浆安全措施,制定了地表注浆—偏压挡墙—超前管棚—回填—暗洞开挖的施工顺序方法。
3.1 地表注浆由于洞口围岩破碎,稳定性差,而且围岩的产状对进洞施工影响较大,因此必须对洞口及地表进行加固。
地表注浆加固的作用是增强土体相互嵌接,提高土体自撑能力。
在地表沿垂直于地表方向施打导管(Φ50mm)并注浆,导管长度以达到拱部开挖线为准。
浅埋、偏压隧道进洞施工分析摘要:隧道出口端处于偏压、浅埋及松散破碎围岩的地质条件,地形横向坡度60-70度,隧道穿过强风化流纹岩,围岩呈碎石状压碎结构、节里发育、断裂、岩体破碎,上部残坡堆积体厚3-7m,开挖后极易形成坍塌滑坡.关键词:偏压隧道;进洞技术;围岩支护1 工程概况该隧道通过地貌属瓯江上游中、山丘陵区,绝对高程为137m-299m,以风化腐蚀地貌为主,山顶圆滑,基岩裸露较少,大多为残积土覆盖,含碎石粘性土及粘性土碎石,分布在山麓及缓丘地带,厚1-5m.沟谷相对高程50m-80m,洞身最大埋深78m.某隧道涉及的地层主要有第四系冲击层、残坡积,侏罗纪西山头组凝灰岩、流纹岩,大爽组晶屑熔接凝灰岩、含角砾玻屑凝灰岩夹钙质页岩,以及通过f5、f3、f4、f2多个断裂带,出口端偏压严重,并且隧道中线上部残坡积体覆盖层仅4m,属浅埋部分,开挖时覆盖层出现失稳的可能性很大并且伴有坍塌现象.2 方案实施过程2.1 隧道洞外处理2.1.1 隧道边仰坡及地表处理2.1.1.1 边仰坡开挖及防护鉴于明洞拉沟段较差的地质状况,边坡坡率不宜过陡,同时由于洞口段右侧山坡陡峭,如放坡过缓则开挖宽度和开挖量都过大.综合考虑各方面因素,将开挖坡率定为1:0.5和1:0.75.仰坡开挖坡率定为1:0.5.施工过程中采取人工配合挖掘机从上至下分步开挖,边开挖边支护的方式,及时封闭开挖面.根据坡面高度和地质情况的不同,并考虑施工方便和可操作性,确定分段开挖高度,初步定为每段开挖高度3m,此高度在开挖过程中根据实际情况进行适当调整,但最多不超过5m.边坡施工中,将边坡防护参数中锚杆间距1.5×1.5m调整为1.2×1.2m;将锚杆长度由原设计的3.5m加长到4.5m;设双层钢筋网,喷射砼厚度为15cm.每个梯段的防护结构紧密连接,特别是钢筋网的连接严格按规范施作.由于边坡较高,坡面较长,地质条件极差且变化复杂,在由上至下逐级刷坡和防护过程中,很可能出现极松散的土体,使得既定坡率无法保持边坡稳定.对可能出现的这类问题,采用在锚喷支护的基础上增加小导管注浆加固的处理方法,小导管长度3.5m,数量将根据现场实际情况确定.仰坡支护一方面考虑到暗洞开挖过程中的稳定性,另一方面也考虑到管棚施工钻孔的成孔率,因此在原设计与边坡相同的防护结构基础上,在隧道开挖轮廓上增设五排水平超前注浆小导管,长度为5m.在顺利完成了护拱和导向管的施工后,对管棚进行了试钻孔,管棚成孔长度依旧不理想.2.1.1.2 洞顶地表防护2.1.1.2.1 地表注浆由于进行管棚钻孔施工,频繁出现塌孔现象,管棚成孔长度达不到设计长度.为了提高管棚成孔率和保证雨季施工中山体的稳定性,对隧道上部山体进行注浆和对上部山体表面防护处理.地表注浆的具体布孔范围为:横向宽度为隧道中心线至左侧拱脚开挖线外1.5m;纵向长度为30m;注浆深度,根据实际地质情况,确定注浆深度为由拱顶向上2.5-3.0m.钻孔深度由原地面竖直向下至相应拱顶开挖线0.5m位置,钢管采用φ89mm无缝钢管,间距1.5×1.5m,呈梅花形布置.为保证平行作业,提高工程进度,缩短工期,在完成一定数量的钢花管安装后,即进行注浆施工.注浆前先进行注浆现场试验,根据地表钻孔取芯情况确定每个孔的注浆量,注浆的其它参数通过实际情况确定.2.1.2 反压土石方及反压挡土墙在进洞口左侧平台上靠近路基左幅路基右侧排水沟外侧砌筑10#浆砌片石挡土墙,挡土墙高度与隧道拱顶开挖线平齐,在挡土墙与山体之间进行反压土石方回填.回填的土石方及原隧道弃渣均可以对隧道的偏压起到反压作用,保证偏压山体隧道施工过程中和隧道在运营过程中的稳定.2.2 隧道洞内处理2.2.1 管棚施工由于在洞顶局部进行了注浆处理,管棚全部成孔,管棚施工顺利完成.2.2.2 超前地质预报考虑到隧道工程地质和水文地质均为地下隐蔽性情况,施工过程中可能出现与设计文件所提供的情况有差异,所以施工时加强了地质情况预报工作,对隧道施工过程中能否及时发现并避免险情有很大的帮助.2.2.3 隧道开挖及支护2.2.3.1 上导坑的开挖及支护在隧道边仰坡及地表的加固处理后,开始进行进洞作业.由于围岩稳定性差,岩石破碎,风化严重,地下水发育,施工时特别要注意塌方的防止,初期支护要紧跟掌子面.在开挖前拱部1380范围内采用超前小导管注浆进行超前支护,超前导管具体施作:风钻钻孔,超前小导管环向间距30cm,采用50-300的仰角打入,孔深5m,1.5m1环,搭接不小于1m.钻孔完成后,用ф20mm小钢管制作吹风管,将吹风管插入孔中用高压风射孔,将孔内石渣等清理干净,将小导管插入,必要时用风钻顶入,注浆采用双液压浆机,压注水泥——水玻璃双液浆.超前支护做好后进行开挖,开挖采用“三台阶法预留核心土开挖”;每步开挖完成以后,立即进行相应的支护处理;具体的开挖和支护步骤见后附“暗洞台阶法开挖支护施工流程图”.上导坑开挖、支护完成后,核心土开挖前进行径向注浆小导管以加固围岩、必要时施作临时仰拱形成闭合环.在上导坑支护时,上导坑钢架与φ42的小导管或锚杆头焊接,以形成联合支护体系.上导坑支立的钢拱架在拱角处设置由4根φ22钢筋和混凝土浇筑的钢筋混凝土纵梁,以保证在进行下导坑开挖时拱架不下沉.当拱架连接钢筋连接就位后,立即喷射砼至设计厚度,并保证钢架有不小于2cm的保护层,构成共同受力结构达到加强初期支护,控制围岩变形的目的.为了增强上导坑的整体性,减少上导下部拱架由于偏压造成向内收敛,在上导坑初期支护基本完成后,用16#工字钢做成临时仰拱支撑在上导坑的拱架底部,每条临时仰拱之间用ф22螺纹钢筋做成纵梁,将临时仰拱连接成整体结构之后并浇筑c30混凝土.2.2.3.2 下导坑的开挖及支护在进行下导坑开挖前,在偏压一侧施做超前注浆小导管;下部开挖后,及时施作下部初期支护,其施作次序为:初喷3cm厚砼、钢拱架安装、钢筋网、补喷砼将钢架覆盖等.在进行仰拱闭合施工时,我们考虑到隧道有可能会在围岩偏压的情况下进行位移,所以在仰拱软弱基底段进行竖向注浆小导管加固措施,竖向注浆小导管采用φ42×4mm,长度为4.5m,在小导管壁按照20cm间距成梅花形布置加工注浆孔,注浆孔直径5mm;注浆参数和径向注浆小导管注浆参数相同.在完成下导坑的全部初期支护之后,拆除上导坑的临时仰拱部分.2.2.4 围岩监控测量施工过程中要进行地表下沉监控、洞内拱顶下沉、净空收敛及隧道底部隆起等测量工作.破碎偏压隧道的围岩量测工作量大,通过对各种数据进行分析、总结,形成围岩监控量测基础资料,如有异常时及时采取措施,保证施工顺利.3 实施效果某隧道偏压、破碎及浅埋段的进洞技术的应用,成功、有效的控制了偏压山体的变形,保证了施工的安全,实现了进洞.参考文献[1]《公路隧道施工技术规范》(jtgf60-2009)[2]《公路隧道施工技术细则》(jtg/tf60-2009)[3]《公路工程质量检验评定标准》(jtgf80/1-2004)[4]《锚杆喷射混凝土支护技术规范》(gb50086-2001)。
浅埋偏压隧道洞口段综合施工技术肖 勇1 陈永权2 何光友2 左 明2(1.重庆交通大学土木工程学院 重庆 400074;2.重庆市涪陵高速公路建设投资有限公司 重庆 408000)摘 要 洞口浅埋偏压隧道围岩破碎、稳定性差,开挖施工过程中围岩极易变形,甚至发生洞口坍塌等安全事故,所以浅埋偏压隧道洞口段的施工尤为重要。
本文介绍了浅埋偏压隧道的危害,主要针对隧道浅埋偏压洞口超前支护、开挖进洞方法以及隧道的监控量测方面做了详细阐述,以此概述浅埋偏压隧道洞口的综合施工方法。
关键词 浅埋偏压 支护 开挖 监控量测 在我国交通建设的快速发展下,为满足交通运营的需要,隧道的建设亦成为建设工程的重要组成部分。
浅埋偏压隧道的施工中,洞口段的施工尤为重要。
由于地质条件的原因,一些隧道洞口围岩呈浅埋偏压状态,据围岩软弱、节理裂隙发育等情况,使洞口段掘进施工难度加大。
由于浅埋偏压隧道洞口段围岩岩体破碎、稳定性差,采用一般的锚喷支护形式施工,容易出现塌孔、卡钻的事故,因此必须先对围岩进行一定程度的加固,以保证洞口段的安全开挖。
1 浅埋偏压洞口的危害浅埋偏压隧道的埋深浅、土质松散,围岩结构软弱破碎、承载能力差,不易以自身承载能力承受围岩压力,地表易沉降,甚至会出现塌方等重大安全事故,其施工难度较大。
偏压隧道是由于地形的不对称性,使作用在横断面上的荷载不平衡,加大了隧道结构压力,导致结构在剪力作用下被破坏,严重的会出现山体滑动、塌方,洞内初支变形下沉,对隧道施工十分不利[1]。
浅埋偏压隧道具有的特点是极易受地形条件的影响,容易发生山体滑坡、洞口塌方、围岩变形大,施工难度和风险大。
因此,在浅埋偏压隧道开挖进洞前,须对隧道洞口采取超前支护加固措施,选择合理的开挖进洞方法施工,对隧道在开挖进洞过程中进行监控量测,以确保浅埋偏压隧道的安全掘进与快速施工。
2 隧道开挖超前支护洞口施工又分为洞内施工与洞外施工。
隧道洞口段一般情况下存在浅埋偏压等现象,洞口位置一般处于风化破碎层中,施工过程中极易坍塌,为保证施工过程的安全,拱部开挖前需先对拱顶进行固结,以增强其自稳性,在开挖过程中,应尽量采用弱爆破或人工、机械等开挖方式以降低对围岩的扰动,这也就是洞内暗挖法的施工原则。
洞外的施工原则是:(做好洞口修建前的地形、地质条件调查,提前采取措施应对不良地质灾害[2];(提前做好防排水系统,尤其是含水量大的地区以及雨季施工的时候;(避免对周围既有的生态环境和植被造成破坏;44在编制施工方案时,必须综合考虑周边环境、季节变化以及相关工程的协调等。
2.1 边、仰坡开挖支护在浅埋偏压隧道进洞前,首要工作是必须做好边、仰坡防护,这是确保隧道安全进洞的关键。
由于洞口段覆土较薄,施工中极易发生塌方冒顶安全事故。
所以洞口段的超前支护以及初期支护施工尤为重要。
在隧道开挖进洞前,须对边、仰坡进行洞口锚杆、钢筋网、喷射混凝土、边仰坡防护、及时砌筑天沟、截水沟等防护措施,还应做好反压回填部分的特殊防护处理。
图1 浅埋偏压洞口示意图2.2 大管棚支护对于浅埋偏压隧道而言,围岩稳定性较差,开挖过程中围岩极易变形甚至塌陷,所以必须在洞口开挖前超前支护,以确保隧道施工的安全。
浅埋偏·35·压隧道的超前支护大多采用大管棚支护形式。
(1)管棚支护工作原理超前大管棚支护利用了钢管作为纵向支撑,钢拱架作为横向环形支撑,构成纵、横向整体刚度结构,开挖前起到预支护的作用,以保证施工过程中的安全[3]。
其优点是工艺简单、适应性强,在浅埋偏压隧道洞口段软弱破碎围岩中适用此超前支护方法。
管棚安装的施工工艺流程是:①管棚钢管制作;②作业平台搭设;③定位及导向装置施工;④钻孔;⑤管棚钢管安装;⑥注浆管安装;⑦孔口封闭;⑧注浆。
管棚支护的工作原理是:①利用其承载拱作用,即通过管棚注浆、使拱顶先形成加固的保护环,承载拱上部的地面荷载和岩层重量,使拱内部围岩仅承受拱部围岩的形变压力,从而为工程提供理想的开挖条件[4]。
②利用整体支护作用,将超前管棚沿隧道开挖轮廓线周边布置,加固环的变形减小,传递给隧道支护结构上的上部荷载大大减少,同时通过环形固结层与管棚,将拱部围岩的形变应力传递给支撑拱架,由于支撑拱架间的相互连接,形成整体支护,有效地保证了掘进施工和初期支护的安全。
图2 管棚套拱布置图(2)定向钻孔、安装钢管管棚定向可以采用安装定向套管的方法,套管必须选用比钻头稍大的钢管,可取长为2m。
套管的方向决定钻孔方向,将其固定在钢架上。
钻孔前先喷混凝土封闭掌子面,以防漏浆,而后测量布孔,在设计孔位点上标记,然后用风动凿岩机钻孔[5]。
在钻孔过程中,须轻压缓慢钻进,当发现钻进时偏斜超出设计要求范围,须及时纠正,以保证开孔质量。
钻进成孔后,为了防止孔内堵塞,必须采取吹管或掏勺等措施将孔内砂石吹出。
成孔检查合格后,方可人工推送钢管入孔。
(3)注浆注浆的工作原理是在注浆前先检查管路和机械的状况,确认正常后方可做压浆试验,确定合理的注浆参数。
注浆过程中随时检查孔口、邻孔、河沟、覆盖较薄的部位是否有串浆现象,若发现串浆,立即停止注浆或间歇式注浆封堵串浆口,也可采用麻纱、木楔、水泥砂浆或锚固剂封堵,直至不再串浆时再继续注浆。
3 浅埋偏压隧道施工方法3.1 暗挖法进洞目前浅埋偏压隧道的开挖进洞方法大多采用暗挖法施工,暗挖法又以新奥法设计施工原理为指导,在开挖中采用多种辅助施工措施来加固围岩,充分发挥围岩自承能力,开挖之后及时支护,封闭成环,使其和围岩共同作用,形成联合支护体系,有效防止围岩过大变形[6]。
浅埋暗挖法施工机械化程度较低,主要靠人工施工,对地下管线的影响较小。
采用此施工方法的优点是初支和衬砌都在地下空间完成,不会影响城市交通的运行,针对不同地质条件,结合施工期间反馈的监测数据,可以及时调整设计参数和施工工艺,对工程的适应性较强,由于无需使用大型机械设备,所以施工对环境的干扰较小。
3.2 浅埋偏压单洞隧道施工在浅埋偏压单洞隧道施工中,由于岩体破碎、偏压荷载大、围岩稳定性差,施工中遵循少扰动、短进尺、强支护、勤量测、早封闭原则,因此采用环形开挖预留核心土法较适用于此类隧道施工开挖。
其施工工序是:11上弧形导坑开挖;22拱部初期支护;33预留核心土开挖;44左侧下台阶开挖;55左侧边墙初期支护;66右侧下台阶开挖;77右侧边墙初期支护;88仰拱初期支护;99仰拱混凝土;1010填充混凝土;1111边拱部二次衬砌。
图3 单洞隧道施工工序图·45·3.3 小净距浅埋偏压隧道施工在小净距浅埋偏压隧道中,由于洞口段围岩结构破碎易变形,地层埋深浅、受偏压力影响等作用,在开挖过程中为了减少对洞室周围岩体的扰动,同时减小偏压力对隧道洞口施工的影响,避免隧道产生横向位移,考虑到工程的安全与质量等因素,决定采用单侧壁导坑法掘进开挖。
根据现场地质地形条件,由于浅埋偏压隧道受偏压力的影响,小净距隧道一般先开挖偏压力较大的一侧隧道,以增强隧道在施工过程中山体自身抵抗力,待拉开一定距离后再开挖另一侧隧道。
其施工开挖工序是:先开挖11后主洞初期支护及导坑临时支护,再开挖22后初期支护及导坑临时支护,开挖33、44部分分别完成初期支护,完成第55步开挖及第66步的开挖与初期支护,最后拆除侧导坑的临时支护,及时做好仰拱进行封闭。
图4 浅埋偏压洞口开挖工序3.4 隧道洞身开挖浅埋偏压洞身采取拱部预留核心土的方法,周边采用风镐开挖,核心土及中槽运用短臂挖掘机开挖。
开挖严格遵循“管超前、预注浆、小断面、留核心、短进尺、弱爆破、强支护、紧封闭、勤量测、稳打稳扎、步步为营、以防为主、稳步前进”[7]。
隧道洞身开挖的工序是:①超前支护;②上部环形开挖;③上部初期支护;④核心土开挖;⑤下部开挖;⑥边墙及仰拱开挖支护;⑦现浇仰拱。
4 监控量测目前隧道施工多采用新奥法,在隧道开挖进洞过程中通过监控量测能够及时的掌握地表沉陷、围岩和支护结构的工作动态,以便于进行日常管理。
经过对测量数据的分析处理与必要的计算和判断后,进行下一阶段施工的预测,对原设计和施工的合理性进行评估和信息反馈[8]。
以确保施工安全和隧道的稳定,确定二次衬砌合理的施作时间。
表1 监控量测项目监测项目测试方法和仪表测试精度/mm洞内外观察现场观察二衬前净空变化收敛计、隧道激光断面仪0.1拱顶下沉水准测量的方法,水准仪、钢尺1地表下沉水准测量的方法,水准仪、水准尺15 结语由于浅埋偏压隧道洞口段围岩岩体破碎、稳定性差,在开挖过程中,极易受地层扰动影响发生围岩变形,甚至发生洞口段围岩坍塌。
现在国内有许多浅埋偏压隧道,其洞口段的综合施工尤为重要,须对隧道边仰坡防护、进洞前超前支护、洞身开挖与支护,以及隧道监控量测做深入研究,以确保隧道的安全掘进。
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